„Anyagvilág” sorozatunk 3. része: A hőre lágyuló poliuretán hidat képez a gumi és a műanyag között
Dr. Jürgen Hieber, a schwalmstadti Freudenberg Sealing Technologies (FST) fejlesztője már a beszélgetés elején tisztázni szeretne egy dolgot: „Nem a szokásos poliuretánról beszélünk, mint amilyet például a matracoknál habként használnak. A Freudenbergnél termoplasztikus poliuretánnal, röviden TPU-val dolgozunk”.
Ez a TPU egy hibrid anyag, amely egyesíti a gumi és a műanyag tulajdonságait. „Japán kollégáink szeretik vasguminak hívni. A mi anyagunk a gumi rugalmasságával és nyúlékonyságával rendelkezik, de – jelképesen – olyan stabil, mint a vas”. Ez a hatalmas szilárdság teszi a TPU-t első számú választássá tömítőanyagként, amikor nagy nyomás uralkodik. Például a hidraulikában.
Teljesen megrakott ásólapátok manőverezése
A TPU klasszikus alkalmazása a hengerek, amelyek biztosítják, hogy az ásólapátok biztonságosan manőverezhetők legyenek még teljesen megrakott és teljesen kinyújtott állapotban is. Ezekben a hengerekben TPU-ból készült rúdtömítéseket, dugattyútömítéseket és törlőket használnak. Ezek akár 400 bar nyomást is kibírnak. Összehasonlításképpen: egy személygépkocsi gumiabroncsnyomása 2 és 3 bar között van. A TPU tömítések más építőipari gépeknél, valamint mezőgazdasági gépeknél, szerszámgépeknél és ütvefúróknál is keresettek.
A schwalmstadti telephely az FST TPU kiválósági központja. „A TPU-t mi magunk állítjuk elő, és mintegy 50 különböző TPU-anyagot használunk rendszeresen” – magyarázza Dr. Hieber, majd hozzáteszi: „Szakértelmünk a megfelelő nyersanyagok kiválasztásában és a megfelelő mennyiségben történő kombinálásában rejlik, hogy elérjük a kívánt tulajdonságokat.”. Ez a TPU esetében aligha más, mint a gumi esetében.
A TPU előállítása azonban teljesen más módon, a vegyiparban használt nagy reaktorokban történik. Ennek a kémiai reakciónak a szakkifejezése a polimerizáció. A poliolok, izocianátok, lánchosszabbítók, színezékek, szuperlágyítók és stabilizátorok reakciója során hosszú láncú molekulák, úgynevezett polimerek keletkeznek. A jövő egyik témája a TPU előállítása bioalapú nyersanyagokból.
Az anti-chip bag hatású
TPU nem csak a nyomásnak különösen ellenálló. Rendkívül ellenálló az ózonnal szemben is, és ellenáll az ásványi hidraulikus közegek okozta terhelésnek is. Tartóssága és kopásállósága mellett a szakadással szembeni ellenállás is szerepel a TPU pluszpontjainak hosszú listáján. „A szakadásszaporodási ellenállást a chipszatyor-hatással szeretem magyarázni. Egy chipses zacskót először gyakran nehéz kinyitni, erő kell hozzá. De ha a zacskó egyszer felszakad, nagyon gyorsan újra felszakad. De nem így van ez a TPU-val. Ha megsérül vagy elvágják, nem szakad tovább. Ez hosszú élettartamot biztosít.” Magas hőmérsékleten azonban a „vasgumi” eléri teljesítményének határait. 120 Celsius-foknál általában vége.
A fenntarthatóság szempontjából pozitív szempont: a fröccsöntött öntvények beolvaszthatók és TPU-val újra felhasználhatók, azaz újrahasznosíthatók. Ez a gumi esetében nem lehetséges.
Tömítés helyett hengerlés
A TPU-val kétkomponensű kötések is lehetségesek fémmel vagy más műanyagokkal – még a klasszikus tömítési alkalmazásokon túl is. Az úgynevezett textúrázó korongok rendkívül érdekes alkalmazási területet jelentenek. A textúrázás a textiliparban a szintetikus szálak kikészítési eljárása. Ebben az eljárásban a sima, horgászzsinórra emlékeztető szintetikus szálakat hatalmas sebességgel vezetik át gyorsan forgó, meghatározott felületű futókorongokon. Ezek az érdesítő textúrázó korongok a szálaknak megfelelő tulajdonságokkal rendelkező pamutszerű, bolyhos szerkezetet adnak. Az FST kétkomponensű megoldással látja el e súrlódó tárcsák világelső gyártóját: a schwalmstadti vezető központ egy kör alakú műanyag hordozórész köré TPU bevonatot visz fel. A két komponens tisztán mechanikusan kapcsolódik egymáshoz.
TPU a PTFE helyett?
Ami a TPU jövőjét illeti, további alkalmazások is elképzelhetők a „korongok és görgők” piaci résben. A holnap és a holnapután további kiindulópontja a csúcskategóriás PTFE-nek TPU-val való helyettesítése. A PTFE egyike a nehezen lebontható „örökkévaló vegyi anyagoknak” (PFAS), amelyekre a jogalkotók nemzetközi szinten kritikus szemmel tekintenek. „A PTFE egyedülálló tulajdonságokkal rendelkezik a hőmérséklet- és médiumállóság tekintetében, amelyeket a TPU nem tud teljesíteni. A PTFE-t azonban gyakran használták palackokban olyan helyeken, ahol nincs szükség a nagy teljesítményére. A TPU-val itt megbízható alternatívát kínálunk” – tekint előre Hieber.
Színes hangsúlyok
A tömítés (korom)fekete? Nem mindig, messze nem mindig! A TPU például világos bézs színű. Mint minden hőre lágyuló műanyag, ez is könnyen színezhető. Például Freudenberg-kék színben. Ez a szín egyrészt a vállalatot képviseli. Másrészt a kék szín nagyon népszerű az élelmiszeripari gépeknél. Mert: egyetlen élelmiszer sem kék. A tömítőanyagból véletlenül kiszabaduló részecske azonnal szemet szúrna.
